Avaliação experimental da eficiência isentrópica de um expansor tipo scroll

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Fanti, Gabriel Rossi
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
• Palavras-chave em Português: Energia Armazenamento; Eficiência isentrópica; Ciclo rankine orgânico
• Link de acesso: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/86

Diversos autores apontam para o crescimento na demanda de energia no mundo nos próximos anos, onde a energia elétrica representa uma parcela significativa desse crescimento. Visando suprir esse aumento na demanda mundial, há grande interesse na otimização da utilização da energia disponível e na geração de energia limpa. Dentro deste escopo, duas tecnologias se destacam: o Ciclo Rankine Orgânico (ORC) e o sistema de Armazenamento de Energia por Ar Comprimido (CAES). Ambas apresentam adequação à geração de energia em pequena escala ou descentralizada. Como a máquina de expansão possui grande influência na eficiência global de um dado ciclo de geração de potência, esta deve ser cuidadosamente escolhida. Diversos estudos apontam para o potencial uso da máquina de expansão do tipo scroll em ciclos de geração de potência de pequena escala. Sendo assim, visando ampliar os resultados experimentais da literatura, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho de um expansor scroll operando com ar comprimido como fluido de trabalho. Para tal, um protótipo foi projetado, fabricado, montado e ensaiado. Foram realizados diversos ensaios e foram levantadas as curvas de potência gerada e eficiência isentrópica em função da relação de pressões. Ao final dos experimentos, o protótipo foi capaz de gerar 1043 W quando testado a 2114 rpm com relação de pressão de 3,9. A eficiência isentrópica apresentou pico de 29%, abaixo do esperado. O maior causador do baixo rendimento foram os vazamentos internos, sobretudo provenientes das folgas tangenciais. Observaram-se vazões volumétricas elevadas ao longo dos experimentos, fato esse evidenciado pelos valores igualmente altos do fator de preenchimento. Os resultados experimentais permitem concluir que as folgas internas do protótipo devem ser reduzidas para a melhoria da eficiência do dispositivo.